环境化学综述绿色化学与清洁生产

绿色化学与清洁生产 应化1007班 刘洋 97 摘 要化学工业在给人类带来丰富的新产品的同时, 也带来了严重的环境污染。于是绿色化学应运而生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质, 不再产生废物, 不再处理废物, 它是一门从源头上阻止污染的化学。清洁生产就是绿色化学的生产实践,而绿色化学又是清洁生产的理论指导。本文对绿色化学和清洁生产的研究的内容、技术概况及其发展方向进行综述。 关键词绿色化学 清洁生产 1.引言 化学在保证和提高人类生活质量、保护自然环境以及增强化学工业的竞争力方面均起着重要作用。化学科学的研究成果和化学知识的应用, 创造了无数的新产品, 并走进了千家万户的生活中, 使我们衣、食、住、行各个方面都受益匪浅, 更不用说化学药物对人们防病祛疾、延年益寿、更高质量地享受生活等方面起到的作用。但是另一方面, 随着化学品的大量生产和广泛应用,给人类原本和谐的生态环境带来了黑臭的污水、讨厌的烟尘、难以处置的废物和各种各样的毒物, 这些正威胁着人们的健康, 伤害着我们的地球。目前人类正面临的十大环境问题是1大气污染;2臭氧层破坏;3全球变暖;4海洋污染;5淡水紧张和污染;6土地退化和沙漠化;7森林锐减;8生物多样性减少;9环境公害;10有毒化学品和危险废物。应当说这十个问题都直接或间接地与化学物质污染有一定关系。因此从根本上或源头上治理环境污染的必由之路就是要大力发展绿色化学,进行清洁生产[1]。 2.绿色化学的起源与发展概况 2.1国外绿色化学的起源与发展概况 1989年美国环保局EPA提出“废物最小化”,基本思想是通过减少产生废物和回收利用废物以达到废物最少, 这是绿色化学的最初思想。但废物最小化有一定的局限性, 因为它主要是一个与有害废物有关的术语, 包括废物的回收利用, 而未能将注意力集中在生产过程上。因而, 1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念, 污染预防是指最大限度地减少生产场地产生的废物, 它包括减少使用有害物质和更有效地利用资源, 并以此来保护自然资源。至此,绿色化学的思想初步形成。1990年美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令, 将污染的防止确立为国策, 该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词, 其定义为采用最少的资源和能源消耗, 并产生最小排放的工艺过程。1992 年美国环保局又发布了“污染预防战略”。这些活动推动了绿色化学在美国的迅速兴起和发展, 并引起全世界的极大关注。在这一年,在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会UNCED , 后被称为“绿色国际会议”。大会通过了21世纪议程, 正式奠定了全球发展的最新战略可持续发展。从此,人类将从工业文明的发展模式转向生态文明的发展模式。绿色化学也在这一大背景下产生并逐渐成为可持续发展理论的重要内容[2]。 2.2 国内绿色化学的起源与发展概况 面对国际上兴起的绿色化学与清洁生产技术浪潮, 我国有关部门和机构也开展了相应的行动。1995年中国科学院化学部组织的“绿色化学与技术推进化工生产可持续发展的途径”院士咨询活动, 结合国内情况, 提出了发展绿色化学与技术、消灭和减少环境污染源的7条建议。1997 年由国家自然科学基金委和中国石油化工总公司联合资助的“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”正式启动, 同年, 为迎接新世纪挑战的需要而制定的国家重点基础研究发展规划, 亦将绿色化学的基础研究项目作为支持的重要方向之一。中国科技大学和四川联合大学先后建立了绿色化学与技术的研究中心, 并相继于1998 年和1999 年分别在我国合肥、成都举办了国际绿色化学高级研讨会。此外, 我国已成立了两家专门致力于绿色化学与技术的研究中心, 召开了5 次专题研讨会, 许多高校开设了绿色化学课程,绿色化学与化工和绿色化学导论已经出版。这些活动推动了我国绿色化学的迅速发展[3]。 3.绿色化学的概念 3.1 绿色化学的定义 绿色化学green chemistry又称环境无害化学environmentally benign chemistry、环境友好化学environmentally friendly chemistry、清洁化学clean chemistry。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和生产。绿色化学的理想就在于不再使用有毒、有害的物质, 不再产生废物, 不再处理废物。总之, 绿色化学是一门具有明确社会要求和科学目标的新兴交叉学科, 就是要以体现当代最新科学技术的物理、化学、生物手段和方法, 从源头上根除污染,实现化学与生态协调发展为宗旨来研究环境友好的新反应、新过程、新产品。从科学观点认识, 绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展; 从环境观点认识, 它是从源头上杜绝污染或彻底阻止污染的化学, 它的着眼点就在于废物不再产生, 不再有废物处理的问题; 从经济观点来看, 它是合理利用资源和能源, 降低生产成本, 符合经济可持续发展要求, 力求使化学反应具有“原子经济性”, 实现“零排放”。因此, 绿色化学是发展生态经济和工业的关键, 是实现可持续发展战略的重要组成部分[4] 3.2 绿色化学的特点 绿色化学有如下特点1充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;2在无毒、无害的条件催化剂、溶剂下进行反应,以减少废物向环境排放;3提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所利用, 实现“零排放”;4生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品;5使用计算机辅助进行设计, 在设计新的绿色化学反应时, 既要考虑产品性能好, 又要价格经济, 还要产生最少的废物和副产品, 而且要求对环境无害, 其难度之大, 可想而知。因此, 化学家们在设计绿色化学反应时, 借助计算机辅助设计有机合成, 此技术已越来越成熟;6使用有机电化学合成方法,电化学过程是洁净技术的重要组成部分, 由于一般无须使用危险或有毒试剂, 通常在常温、常压下进行, 在洁净合成中具有独特的魅力。有机电化学以电子代替传统的化学合成中大量使用的氧化剂和还原剂, 通过电极反应界面的设计, 可以实现结合光、电、催化剂于一体的原子经济反应, 既节约能源又对环境友好, 产品成本和过程投资也大大减少[5]。 总之,绿色化学着重于“更安全”这个理念, 不仅针对人类的健康, 还包括整个生命周期中对生态环境、动物、水生生物和植物的影响; 而且除了直接影响之外,还要考虑间接影响,如转化产物或代谢物的毒性等。 3.3 绿色化学的12项原则 绿色化学作为一门新的学科,尚有许多不成熟的地方。但经过20多年的研究与探索,该领域的先驱研究者已总结出了绿色化学的12条原则,这些原则主要体现了要充分关注环境的友好和安全、能源的节约、生产的安全性等问题,并且已为国际化学界所公认。这12条原则是1从源头上制止污染,而不是在末端治理污染;2合成方法应具有“原子经济”性,即尽最大可能使参加反